一种充液式抗荷服的制作方法

1.本实用新型涉及飞行航空环境中使用的飞行衣技术领域，尤其涉及一种充液式抗荷服。


背景技术：

2.在航空航天领域，航天员和飞行员均需经历超重环境。较大的超重作用于人体可能对人体产生不利影响，对飞行安全构成严重威胁。歼击机飞行员在空战飞行中，需要完成各种各样的机动飞行，速度大小和方向不断发生改变，产生了各个方向的加速度。随着高性能战斗机的不断发展，现代战斗机已可以轻松实现9
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10g的机动，加速度引起的灰视、管状视、黑视、意识丧失时有发生，对飞行安全构成严重威胁。
3.充液式抗荷服是经过实践检验的有效的抗载荷装备。它是一种物理性防护措施，穿着时可以防止超重作用期间由于惯性力和静水压力梯度引起血液流向下肢，改善头部血液供应，提高人体对超重的耐受。
4.现有的充液式抗荷服根据流体类型可分为充气式和充液式，充气式成本低是现行最主要的充液式抗荷服。但是充气式防护服存在热应激大、响应时间长、抗荷限度低，以及抗荷分布难以优化的问题。
5.现有的一种充液式防护服其液囊采用低拉伸率材料制成，并且采用静压开合的方式实现抗荷应力加载。但是这种充液式的防护服的液囊初始流通面积小，并且超重过载时能够实现变形量小，因此为了实现足够的抗荷效果液囊必须采用复杂分布式结构，从而除制造成本偏高外，透气性与响应性方面仍不够理想。


技术实现要素：

6.基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种制造成本低、透气性好且抗荷响应快的充液式抗荷服。
7.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
8.一种充液式抗荷服，包括衣面主体以及充液管路，所述衣面主体包括躯干衣面、左裤腿以及右裤腿，所述衣面主体采用透气织物制成；所述躯干衣面的上部设有颈部开口；所述躯干衣面包括前衣片及后衣片；
9.所述充液管路的材料断裂伸长率大于所述衣面主体材料的断裂伸长率，所述充液管路设于所述衣面主体的内侧，包括左竖管、右竖管及腹囊；
10.所述左竖管自所述前衣片的左部上端由上至下延伸至所述左裤腿的中部以下，所述右竖管自所述前衣片的右部上端由上至下延伸至所述右裤腿的中部以下；
11.所述腹囊对应设置在所述前衣片的下部，所述腹囊位于所述左竖管与右竖管之间，所述腹囊与所述左竖管和或所述右竖管连通。
12.优选地，充液式抗荷服还包括充液管套，所述充液管套与所述衣面主体固定连接；所述充液管套以套接的方式包裹在所述充液管路的外围并沿所述充液管路延伸；所述充液
管套及充液管路均采用高断裂伸长率材料制成，在自然伸长状态下的同一截面位置所述充液管套内表面的周长大于充液管路外表面的周长。
13.优选地，所述充液管套材质的断裂伸长率小于所述充液管路材质的断裂伸长率。
14.优选地，所述前衣片的左下部和右下部各设有一个上引出孔；所述左裤腿以及右裤腿的上部各设有一个下引入口；所述左竖管、右竖管分别自对应的所述上引出孔引出、并从对应的所述下引入口穿入，从而分别在左裤腿以及右裤腿与所述躯干衣面的连接处外露。
15.优选地，所述左裤腿以及右裤腿的中段位置各设有一个膝部开口，所述左竖管、右竖管还分别在左裤腿以及右裤腿的所述膝部开口处外露。
16.优选地，所述左竖管的下段及所述右竖管的下段分别位于所述左裤腿及右裤腿相背离的两侧。
17.优选地，所述左竖管的下端和右竖管的下端分别对应高于所述左裤腿的下端和所述右裤腿的下端。
18.优选地，所述腹囊包括相互独立的左横囊及右横囊，所述左横囊与所述左竖管连通，所述右横囊与所述右竖管连通；所述腹囊的容腔横截面面积分别大于所述左竖管及右竖管的容腔横截面面积。
19.优选地，所述充液管路的外壁设有多个相互间隔的固定舌片，所述固定舌片穿过所述充液管套与所述衣面主体固定连接；
20.多个所述固定舌片中包括分别设于左横囊及右横囊内端部的固定舌片、分别设于左竖管、右竖管上端的固定舌片、多个设于左竖管、右竖管相背离的两侧的且上下间隔布置的固定舌片，以及多个左竖管、右竖管相向的两侧的且上下间隔布置的固定舌片。
21.优选地，所述衣面主体采用平纹方式纺织，所述衣面主体的纬向与所述左竖管或右竖管的轴向垂直。
22.本实用新型的充液式抗荷服在承受过载时，充液管路内的液体受惯性力的作用会产生沿与加速度方向相反的方向流动的趋势，这种惯性力会导致充液管路内液体静压力增大，并且根据静压力公式p＝ρgh，静压力与液体密度、加速度值以及深度呈正比，因此瞬时静压力以深度为变量呈梯度分布，例如若加速度方向为正z轴，则小腿静压力>大腿静压力>腹部静压力。
23.本实用新型的所述充液管路的材料断裂伸长率大于所述衣面主体材料的断裂伸长率，即充液管路采用高断裂伸长率材质制成，由于瞬时静压力呈梯度分布，因此充液管路各处膨胀程度不同，液体在充液管路内流动；与此同时，充液管路向外撑开衣面主体，从而膨胀应力由充液管路和衣面主体共同施加至飞行员的肢体。飞行员在座舱内以坐姿承受正z轴过载时，所述的膨胀应力促使血液回流至身体上部，从而使脑部血压在过载状态下亦能维持正常，从而提高了飞行员对正z轴过载的耐力极限。
24.本实用新型的充液管路相对集中设置，如此，一方面更易于缝制或组装，因此整体的制造成本更低；另一方面，衣面主体的不用覆盖充液管路的空余面积更大，因此，透气性更好。本实用新型的充液管路分左竖管、右竖管从衣面主体的上部延伸到下部，液体相对集中且依赖弹性变形实现膨胀，在加注液体后管路横截面形状近似圆形，从而初始的流通面积大，因此在承受过载时抗荷响应更快。
25.本实用新型的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
26.以下将参照附图对根据本实用新型的充液式抗荷服的优选实施方式进行描述。图中：
27.图1为根据本实用新型的充液式抗荷服一种优选实施方式的正面结构示意图；
28.图2为图1中充液式抗荷服背面结构示意图；
29.图3为图1中充液式抗荷服中的充液管路的结构示意图；
30.图4为图1中充液式抗荷服中的充液套的结构示意图；
31.图5为本实用新型的充液式抗荷服与肢体的横截面示意图。
32.图6为飞行员穿着本实用新型的充液式抗荷服的坐姿示意图，其中，充液管路已注水。
33.附图标号说明：
34.35.具体实施方式
36.请参照图1至图5，在一实施例中，本实用新型的充液式抗荷服100包括衣面主体10以及充液管路30，衣面主体10包括躯干衣面11、左裤腿12以及右裤腿13，衣面主体10采用透气织物制成；躯干衣面11的上部设有颈部开口114；躯干衣面11包括前衣片(包括111与112)及后衣片113；
37.充液管路30的材料断裂伸长率大于衣面主体10材料的断裂伸长率，充液管路30设于衣面主体10的内侧，包括左竖管31、右竖管32及腹囊33；
38.左竖管31自前衣片的左部上端由上至下延伸至左裤腿12的中部以下，右竖管32自前衣片的右部上端由上至下延伸至右裤腿13的中部以下；
39.腹囊33对应设置在前衣片的下部，腹囊33位于左竖管31与右竖管32 之间，腹囊33与左竖管31和或右竖管32连通。
40.本实施例中，衣面主体10对于加速度对抗防护服的其他部件起到支撑作用，在充液管路30膨胀时，衣面主体10可以起到传递应力的作用。衣面主体 10通常采用分片的材料拼接缝制而成，并根据穿着方式的不同设置分片的方式，以及用于可拆卸开合的拉链的位置。衣面主体10的材料可以采用芳纶织物。
41.衣面主体10、充液管路30，除了保证设计的断裂伸长率外，可以理解的是，还需要满足一定的强度，例如断裂强力值。本发明中，断裂强力和断裂伸长率测定的标准为gb/t 3923.1—1997。充液管路30的材料可以采用聚氨酯胶布，这种材料强度高、克重低且舒适性好。
42.充液管路30内部加注的液体可以为纯净水，如此，在紧急情况下可以用于饮用。为了在膨胀时对飞行员的肢体施加足够的体表压力，优选地，充液管路30的整体充液量可以为3l
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4l，充液管路30的平均半径为24.7mm；衣面主体10采用平纹方式纺织，纬向断裂伸长率范围为[12.40％，15.00％]，经向断裂伸长率范围为[8.03％，15.00％]；充液管路30材质的断裂伸长率大于或等于38％，衣面主体10的纬向与左竖管31或右竖管32的轴向垂直。进一步地，衣面主体10采用kevlar纤维、nomex纤维混纺织造而成。衣面主体10中， kevlar纤维比例为75％、nomex纤维比例为25％。
[0043]
本实用新型的充液式抗荷服100在承受过载时，充液管路30内的液体受惯性力的作用会产生沿与加速度方向相反的方向流动的趋势，这种惯性力会导致充液管路30内液体静压力增大，并且根据静压力公式p＝ρgh，静压力与液体密度、加速度值以及深度呈正比，因此瞬时静压力以深度为变量呈梯度分布，例如若加速度方向为正z轴，则小腿静压力>大腿静压力>腹部静压力。
[0044]
本实用新型的充液管路30的材料断裂伸长率大于衣面主体10材料的断裂伸长率，充液管路30采用高断裂伸长率材质制成，由于瞬时静压力呈梯度分布，因此充液管路30各处膨胀程度不同，液体在充液管路30内流动；与此同时，充液管路30向外撑开衣面主体10，从而膨胀应力由充液管路30和衣面主体10共同施加至飞行员的肢体。飞行员在座舱内以坐姿承受正z轴过载时，所述的膨胀应力促使血液回流至身体上部，从而使脑部血压在过载状态下亦能维持正常，从而提高了飞行员对正z轴过载的耐力极限。
[0045]
本实用新型的充液管路30相对集中设置，如此，一方面更易于缝制或组装，因此整体的制造成本更低；另一方面，衣面主体10的不用覆盖充液管路 30的空余面积更大，因此，透气性更好。本实用新型的充液管路30分左竖管 31、右竖管32从衣面主体10的上部延伸到下部，液体相对集中且依赖弹性变形实现膨胀，在加注液体后管路横截面形状近似圆形，从而初始的流通面积大，因此在承受过载时抗荷响应更快。
[0046]
进一步地，充液式抗荷服100还包括充液管套40，充液管套40与衣面主体10固定连接；充液管套40以套接的方式包裹在充液管路30的外围并沿充液管路30延伸；充液管套40及充液管路30均采用高断裂伸长率材料制成，在自然伸长状态下的同一截面位置充液管套40内表面的周长大于充液管路30 外表面的周长。
[0047]
本实施例中，具体的，充液管套40的材料可以采用507锦丝平纹绸，参照《中国航空材料手册7涂料、绝缘材料、纺织材料》正文第447页至450 页。充液管套40包裹在充液管路30上可以起到保护作用，在充液管路30膨胀至完全贴合充液管套40后，由于对液体形成双层管壁结构且充液管套40 的断裂伸长率更小，从而可以对充液管路30的膨胀起到限制作用，使得抗荷应力更均衡、分布更合理。优选地，充液管套40材质的断裂伸长率小于充液管路30材质的断裂伸长率，具体地，充液管套40材质的断裂伸长率小于等于 25％，充液管路30材质的断裂伸长率大于或等于38％。充液管套40材质的断裂伸长率测定的标准同样为gb/t 3923.1—1997。
[0048]
进一步地，前衣片的左下部和右下部各设有一个上引出孔(111a，112a) 具体的，前衣片包括通过拉链连接的左前衣片111、右前衣片112，左前衣片 111、右前衣片112的下部各设有一个上引出孔(111a，112a)；左裤腿12以及右裤腿13的上部各设有一个下引入口(121，131)；左竖管31、右竖管32 分别自对应的上引出孔(111a，112a)引出、并从对应的下引入口(121，131) 穿入，从而分别在左裤腿12以及右裤腿13与躯干衣面11的连接处外露。
[0049]
本实施例中，由于飞行员坐姿状态下，衣面主体10在髋关节部位弯折程度较大，通过对应髋关节部位邻近位置分别设置上引出孔(111a，112a)与下引入孔，使得左竖管31、右竖管32外露，不再受到衣面主体10的束缚，如此避免了左竖管31与右竖管32发生折堵，改善了液体流路的流通性，进而提升了抗荷响应性。
[0050]
进一步地，左裤腿12以及右裤腿13的中段位置各设有一个膝部开口(122， 132)，左竖管31、右竖管32还分别在左裤腿12以及右裤腿13的膝部开口 (122，132)处外露。
[0051]
本实施例中，飞行员坐姿状态下，膝部同样弯折程度较大，通过设置膝部开口(122，132)使左竖管31、右竖管32外露，左竖管31与右竖管32在膝部位置容易发生折堵，保证了良好的流通性，进一步提升了抗荷响应性。
[0052]
进一步地，左竖管31的下段及右竖管32的下段分别位于左裤腿12及右裤腿13相背离的两侧。
[0053]
本实施例中，飞行员相同坐姿下，沿腿部相背离的外侧的路径相比沿腿部正面路径在膝部的弯曲幅度更小，从而进一步降低了左竖管31与右竖管32 在该位置发生折堵的风险，抗荷响应性得以进一步改善。
[0054]
进一步地，左竖管31的下端和右竖管32的下端分别对应高于左裤腿12 的下端和右裤腿13的下端。如此在保证对肢体有效施压的前提下左竖管31 与右竖管32更不易抵接到飞行员的脚背或其他障碍物，从而左竖管31与右竖管32更不易发生局部弯折，进而保证了左竖管31与右竖管32内部液体的流通性，进一步提升了抗荷响应速度。
[0055]
进一步地，为了改善腹部加压，以及分别可以对左竖管31和右竖管32 内的液体进行补充，腹囊33包括相互独立的左横囊331及右横囊332，左横囊331与左竖管31连通，右横囊332与右竖管32连通。为了更好地兼顾腹部加压与对左竖管31、右竖管32补充液体，腹囊33的容腔横截面面积分别大于左竖管31及右竖管32的容腔横截面面积。
[0056]
进一步地，为了减少在穿着过程中充液管路30相对充液管套40移动，充液管路30的外壁设有多个相互间隔的固定舌片34，固定舌片34穿过充液管套40与衣面主体10固定连接；多个固定舌片34中包括分别设于左横囊331 及右横囊332内端部的固定舌片34、分别设于左竖管31、右竖管32上端的固定舌片34、多个设于左竖管31、右竖管32相背离的两侧的且上下间隔布置的固定舌片34，以及多个左竖管31、右竖管32相向的两侧的且上下间隔布置的固定舌片34。本实施例中，固定舌片34可以通过缝制或胶水粘接的方式与衣面主体10固定连接。
[0057]
进一步地，为了适应不同飞行员的体型并保证过载时产生足够的加压效果。充液式抗荷服100还包括收紧装置，收紧装置包括躯干收紧装置及下肢收紧装置；
[0058]
躯干收紧装置设于躯干衣面11上，用于在躯干衣面11的周向上收紧躯干衣面11；躯干收紧装置包括左侧腰调节系统511、右侧腰调节系统512、背部调节系统513，左侧腰调节系统511、右侧腰调节系统512分别设于躯干衣面 11的左右两侧，背部调节系统513居中地设于后衣片113并由上至下地延伸；
[0059]
下肢收紧装置包括分别设于左裤腿12和右裤腿13的左腿收紧装置521 以及右腿收紧装置522，左腿收紧装置521用于在左裤腿12的周向上收紧左裤腿12，右腿收紧装置522用于在右裤腿13的周向上收紧右裤腿13；
[0060]
左腿收紧装置521包括分别用于在周向上收紧左裤腿12上部与下部的左大腿调节系统521a及左小腿调节系统521b；右腿收紧装置522包括分别用于在周向上收紧右裤腿13上部与下部的右大腿调节系统522a及右小腿调节系统 522b。
[0061]
本实施例中，各收紧装置可以采用现有的机构，包括手动的调节机构或电驱动的调节结构。
[0062]
进一步地，为了方便加注液体或排空液体，左前衣片111、右前衣片112 的上部各设有一个注水过孔(111b，112b)，充液式抗荷服100还包括两个注水接嘴60，两个注水接嘴
60分别连接在左竖管31与右竖管32的上端，并且两个注水接嘴60分别自左前衣片111、右前衣片112上部的注水过孔(111b， 112b)露出。本实施例中，注水接嘴60可以采用现有的结构，优选地，注水接嘴60采用回形锁式结构，且具有自封性能。加注液体时，使用对接接头将注水接嘴60自封结构的弹簧顶开，使管路畅通，加注液体后由于注水接嘴60 具有自封功能，充液管路30内的液体不会流出。由于两个注水接嘴60分别连接在左竖管31与右竖管32的上端，因此，方便在飞行员以站姿穿着时进行液体加注操作。
[0063]
进一步地，为了方便穿着，充液式抗荷服100还包括拉链单元，躯干衣面 11包括左前衣片111、右前衣片112以及后衣片113；拉链单元包括前开胸拉链21，前开胸拉链21连接左前衣片111与右前衣片112的内侧边缘，并由颈部开口114延伸至躯干衣面11的下部。衣面主体10采用袖设计，即躯干衣面 11上部还设有肩部开口115。躯干衣面11下部设有裆部开口116，前开胸拉链 21向下延伸至裆部开口116；后衣片113的下边缘与左裤腿12和右裤腿13之间形成有横向镂空口117。为了完全打开右裤腿13和右裤腿13，拉链单元还包括左裤腿拉链22及右裤腿拉链23，左裤腿拉链22、右裤腿拉链23分别设置在左裤腿12以及右裤腿13的内侧，并由裆部开口116延伸至对应的左裤腿 12以及右裤腿13的下裤口。
[0064]
本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
[0065]
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。